CN101975920B - 一种电子器件可靠性的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子器件可靠性的检测方法及系统，该方法包括建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，测量所述电子器件的环境敏感参数，根据所述电子器件的环境敏感参数测量值和所述预测模型预测所述电子器件的性能参数偏移量，由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性，通过以上技术方案，能够实现快速无损地对电子器件进行逐个检测。

Description

一种电子器件可靠性的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种电子器件可靠性的检测方法及系统。

背景技术

目前，电子器件可靠性的检测方法通常是将电子器件进行环境应力测试，即通过对电子器件施加一定大小的环境应力，如温度、湿度、振动等，持续一段时候后，由环境应力测试前后分别测试的性能参数的对比得到该电子器件的性能参数偏移量，与性能参数偏移量目标值不符的电子器件被认为可靠性不佳，比如芯片，芯片是通讯终端设备完成射频、基带等功能的器件，也是失效率较高的电子器件之一，随着对终端设备的可靠性要求越来越高，对其内部芯片的可靠性要求也随之越来越高，目前，对芯片可靠性的检测通常采取环境应力测试的方式。但是这一测试方式存在一些缺陷：一是成本高，检测时间长，不利于及时反馈测试结果，延长了研制和生产周期；二是环境应力测试本身具有破坏性，只能抽样评估产品批次状态，难以逐个检测。

发明内容

本发明提供一种电子器件可靠性的检测方法及系统，能够实现快速无损地对电子器件进行逐个检测。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电子器件可靠性的检测方法，包括：

建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型；

测量所述电子器件的环境敏感参数；

根据所述电子器件的环境敏感参数测量值和所述预测模型预测所述电子器件的性能参数偏移量，由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性。

由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性具体为：将所述电子器件的性能参数偏移量与预设的性能参数偏移范围进行比较，如果所述电子器件的性能参数偏移量超出所述性能参数偏移范围，则判定所述电子器件不可靠，如果所述电子器件的性能参数偏移量未超出所述性能参数偏移范围，则判定所述电子器件为可靠。

所述建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型包括：

选取所述电子器件的一定数量的样品；

测量所述一定数量样品的电子器件，得到环境敏感参数样本值，将所述一定数量样品的电子器件进行环境应力测试，得到环境应力测试后性能参数偏移量样本值；

根据所述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值建立所述电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型。

在建立所述预测模型之前，还包括判断所述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值是否服从正态分布，将服从正态分布的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值用于建立所述预测模型。

所述预测模型为多元线性回归模型；所述多元线性回归模型为式中为所述电子器件的性能参数偏移量预测值，X_k为环境敏感参数测量值构成的矩阵；为随机误差项；为系数向量，所述由所述一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值得到。

所述系数向量采用最小二乘估计法得出：

$\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}={\left(X^{T}X\right)}^{-1}{X}^T\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔS}}$

式中X为所述一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值构成的矩阵，X^T为X的转置矩阵，为所述一定数量样品的电子器件的性能参数偏移量样本值。

所述电子器件为芯片。

所述环境敏感参数包括芯片的静态漏电流、低频噪声电压中的一种或两种。

所述性能参数偏移量包括芯片的输出电压偏移量、电流特性偏移量、功耗偏移量中的一种或多种。

一种电子器件可靠性的检测系统，包括模型建立单元、信息输入单元、检测单元，所述模型建立单元用于建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，所述信息输入单元用于输入电子器件的环境敏感参数测量值，所述检测单元用于根据所述预测模型和所述电子器件的环境敏感参数测量值预测所述电子器件的性能参数偏移量，并由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性。

所述信息输入单元还用于输入一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值以及所述一定数量样品的电子器件在环境应力测试后的性能参数偏移量样本值，所述模型建立单元用于根据所述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值建立所述预测模型。

本发明提供的一种电子器件可靠性的检测方法及系统，降低了电子器件的检测成本、缩短了检测时间，而且不用对每个电子器件进行环境应力试验，也就是说，不用对每个电子器件进行损坏性试验。

附图说明

图1为本发明实施例芯片可靠性的检测流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种电子器件可靠性的检测方法，包括：建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型；测量电子器件的环境敏感参数；根据该电子器件的环境敏感参数测量值和该预测模型预测电子器件的性能参数偏移量，由性能参数偏移量确定该电子器件的可靠性。

通常电子器件都是同一工艺甚至是同一批制造出来的，可以对同一批次的电子器件建立一个环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，依据该预测模型，可以快速实现该批次的电子器件的逐个检测。

电子器件可以是芯片、电子元器件等，由于电子器件的一些参数对环境变化非常灵敏，本发明将这部分参数称为环境敏感参数，比如芯片的静态漏电流、输出低频1～100Hz噪声电压等，在一定大小的环境应力下，如温度、湿度、振动等，电子器件的环境敏感参数会立即发生变化，本发明通过建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，测量电子器件的环境敏感参数，得到电子器件的环境敏感参数测量值就可以预测电子器件在该环境下的性能参数偏移量，现有技术中将电子器件进行环境应力测试，再测量电子器件的性能参数偏移量的方法需要将电子器件置于一定大小的环境应力下持续一段时间，电子器件的性能参数偏移量才会发生变化，而本发明电子器件的环境敏感参数的测量随时可以进行，因此，本发明相对现有技术缩短了可靠性测试时间，同时本发明避免了将一批次的电子器件逐个的进行环境应力测试，避免了对电子器件的损坏。

不同的电子器件性能参数不一定相同，比如芯片，不同芯片的性能参数通常不同，通常芯片的性能参数，有芯片的输出电压、电流特性、功耗等。

进一步，将电子器件的性能参数偏移量与预设的性能参数偏移范围进行比较，如果电子器件的性能参数偏移量超出性能参数偏移范围，则判定电子器件不可靠，如果电子器件的性能参数偏移量未超出性能参数偏移范围，则判定电子器件为可靠。

进一步，建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型包括：选取该电子器件的一定数量的样品；测量该一定数量样品的电子器件，得到环境敏感参数样本值，将该一定数量样品的电子器件进行环境应力测试，得到环境应力测试后性能参数偏移量样本值；根据该环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型。

由于，电子器件通常都是同一工艺甚至是同一批制造出来的，它们的参数服从一定的统计分布，所以可以将同一批的电子器件组作为母本，随机抽取一定数量的子样，由子样得到环境敏感参数样本值、性能参数偏移量样本值之间的预测模型，该预测模型可以推广到母本。因此，在实际应用中，通常采取该种方式建立同一批次电子器件的预测模型，随机子样的个数可视母本的数量和要求检测的精度来确定。

进一步，在建立预测模型之前，还包括检测用于建立预测模型的环境敏感参数样本值、性能参数偏移量样本值是否服从正态分布，将不服从正态分布的环境敏感参数样本值、性能参数偏移量样本值剔除，将服从正态分布的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值用于建立预测模型，该方案进一步提高了预测模型的准确度。

还可以进一步，根据电子器件可靠性的检测结果对该电子器件进行筛选，比如芯片的可靠性筛选。

本发明用到一种电子器件的检测系统，包括模型建立单元、信息输入单元、检测单元，模型建立单元用于建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，信息输入单元用于输入电子器件的环境敏感参数测量值，检测单元用于根据预测模型和电子器件的环境敏感参数测量值预测电子器件的性能参数偏移量，并由性能参数偏移量确定电子器件的可靠性。

进一步，信息输入单元还用于输入一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值以及该一定数量样品的电子器件在环境应力测试后的性能参数偏移量样本值，模型建立单元用于根据该环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值建立预测模型。

进一步，检测单元还可以设定电子器件性能参数偏移范围，将预测得到的电子器件的性能参数偏移量与预设的性能参数偏移范围进行比较，如果电子器件的性能参数偏移量超出性能参数偏移范围，则判定电子器件不可靠，如果电子器件的性能参数偏移量未超出性能参数偏移范围，则判定电子器件为可靠。

进一步，检测单元还可以根据检测结果对电子器件进行筛选。

以上技术方案解决了对电子器件进行逐个无损检测的问题，同时降低了检测成本、缩短了检测时间。

实施例一：

请参照图1，为本发明实施例芯片可靠性检测的流程图：

101.从同一批芯片的“抽样母体”中按照简单随机抽样原则抽取n个“随机子样”，将该n个“随机子样”作为样品芯片，一般n的取值在20～30之间；

102.精确测量样品芯片的静态漏电流I_S、1～100Hz的噪声电压值E_n、芯片功耗，静态漏电流I_S、1～100Hz的噪声电压值E_n作为芯片环境敏感参数样本值，芯片功耗作为芯片性能参数样本值；

103.对样品芯片参照电工电子产品基本环境试验相关国标选择试验条件进行环境应力试验，并精确计算试验后性能参数偏移量样本值

104.利用数理统计中的假设检验方法检验上述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值是否服从正态分布，并剔除不符合正态分布的数据；

105.构建多元线性回归模型：

多元线性回归模型为式中为芯片的性能参数偏移量预测值，在本实施例中，X_k为芯片的静态漏电流测量值I_Sk和1～100Hz的噪声电压测量值E_nk构成的矩阵；为随机误差项；为系数向量，由一定数量样品芯片的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值得到。

由一定数量样品芯片的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值得到系数向量的过程：

001.将多元线性回归模型进一步展开，将一定数量样品芯片的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值作为已知项代入上述多元线性回归模型：

$\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔS}}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔS}}_1\\ {\mathrm{\ΔS}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\ΔS}}_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& I_{S1}& E_{n1}\\ 1& I_{S2}& E_{n2}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ 1& I_{\mathrm{Sn}}& E_{\mathrm{nn}}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\β}}_0\\ {\mathrm{\β}}_1\\ {\mathrm{\β}}_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ϵ}}_1\\ {\mathrm{\ϵ}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\ϵ}}_n\end{array}\right]$

式中，ΔS₁、ΔS₂、...、ΔS_n为第1、2、...、n个样品芯片的环境应力试验后性能参数偏移量；

I_S1、I_S2、...、I_Sn为第1、2、...、n个样品芯片的环境应力试验前的静态漏电流；

E_n1、E_n2、...、E_nn为第1、2、...、n个样品芯片的环境应力试验前1～100Hz的噪声电压；

β₀为常数项、β₁为静态漏电流I_S的系数、β₂为1～100Hz的噪声电压值E_n的系数；

ε₁、ε₂、...、ε_n为第1、2、...、n个样品芯片的多元线性回归方程的随机误差。

002.利用最小二乘法(OLS)得出系数向量为：

$\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}={\left(X^{T}X\right)}^{-1}{X}^T\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔS}}$

式中X为上述一定数量样品芯片的静态漏电流I_S和1～100Hz的噪声电压E_n构成的矩阵，X^T为X的转置矩阵，为所述一定数量样品的电子器件的性能参数偏移量样本值。

在给定的1-α置信度下，芯片的静态漏电流测量值I_Sk和1～100Hz的噪声电压测量值E_nk构成的矩阵向量则多元线性回归模型中芯片性能参数偏移量预测值为：

${\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔS}}}_k={\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_1{I}_{\mathrm{sk}}+{\mathrm{\β}}_2{E}_{\mathrm{nk}}\±t(1-\mathrm{\α}/2,(n-3))s\left({\mathrm{\ΔS}}_k\right)$

式中，t(1-α/2，(n-3))是自由度为n-3，分位点为1-α/2的t分布

$s\left({\mathrm{\ΔS}}_k\right)=\sqrt{\mathrm{MSE}\·(1+\stackrel{\→}{X_k^T}{\left(X^{T}X\right)}^{-1}\stackrel{\→}{X_k})}$

MSE定义如下：

$\mathrm{MSE}=\frac{\mathrm{SSE}}{n-3}=\frac{\stackrel{\→}{{\mathrm{\ϵ}}^T}\stackrel{\→}{\mathrm{\ϵ}}}{n-3}$

其中，SSE为方差平方和，为随机误差项。

106.精确测量芯片的环境敏感参数I_Sk、E_nk；

107.根据步骤105中的多元线性回归模型和步骤106中芯片的环境敏感参数I_Sk、E_nk预测芯片性能参数偏移量

108.设定芯片的性能参数偏移范围，将步骤107中预测得到的芯片性能参数偏移量与性能参数偏移范围进行比较，如果芯片性能参数偏移量超过了性能参数偏移范围，则判定该芯片不可靠，如果芯片性能参数偏移量未超出性能参数偏移范围，则判定该芯片为可靠。

通常，最后，检测单元还会根据芯片可靠性的检测结果将不可靠的芯片筛除。

在该实施例中，用到一种芯片可靠性的检测系统，包括信息输入单元、模型建立单元、检测单元，将样品芯片的环境敏感参数样本值静态漏电流I_S、1～100Hz的噪声电压E_n，以及样品芯片的性能参数偏移量样本值ΔS从该信息输入单元输入系统，模型建立单元用于根据上述环境敏感参数样本值静态漏电流I_S、1～100Hz的噪声电压E_n，以及样品芯片的性能参数偏移量样本值ΔS建立多元线性回归模型，将芯片的环境敏感参数测量值静态漏电流I_Sk、1～100Hz的噪声电压E_nk从该信息输入单元输入系统，检测单元根据该芯片的环境敏感参数测量值静态漏电流I_Sk、1～100Hz的噪声电压E_nk以及上述多元线性回归模型预测芯片的性能参数偏移量检测单元还用于设定芯片性能参数偏移范围，并将预测得到的芯片性能参数偏移量与性能参数偏移范围进行比较，如果芯片性能参数偏移量超过了性能参数偏移范围，则判定该芯片不可靠，如果芯片性能参数偏移量未超出性能参数偏移范围，则判定该芯片为可靠。

通常，检测单元还会根据芯片可靠性的检测结果将不可靠的芯片筛除。

该实施例解决了对芯片进行快速逐个检测的问题，降低了检测成本、缩短了检测时间，而且因为不用对每个芯片进行环境应力试验，达到了无损检测的效果。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种电子器件可靠性的检测方法，其特征在于，包括:

建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，所述环境敏感参数为所述电子器件自身的工作参数，所述工作参数为对环境变化灵敏的参数；

测量所述电子器件的环境敏感参数；

根据所述电子器件的环境敏感参数测量值和所述预测模型预测所述电子器件的性能参数偏移量，由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性具体为：将所述电子器件的性能参数偏移量与预设的性能参数偏移范围进行比较，如果所述电子器件的性能参数偏移量超出所述性能参数偏移范围，则判定所述电子器件不可靠，如果所述电子器件的性能参数偏移量未超出所述性能参数偏移范围，则判定所述电子器件为可靠。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型包括：

选取所述电子器件的一定数量的样品；

测量所述一定数量样品的电子器件，得到环境敏感参数样本值，将所述一定数量样品的电子器件进行环境应力测试，得到环境应力测试后性能参数偏移量样本值；

根据所述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值建立所述电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在建立所述预测模型之前，还包括判断所述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值是否服从正态分布，将服从正态分布的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值用于建立所述预测模型。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预测模型为多元线性回归模型；所述多元线性回归模型为式中为所述电子器件的性能参数偏移量预测值，X_k为环境敏感参数测量值构成的矩阵；为随机误差项；为系数向量，所述由所述一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值得到。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述系数向量采用最小二乘估计法得出：

$\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}={\left(X^{T}X\right)}^{-1}{X}^T\stackrel{\→}{\mathrm{\ΔS}}$

式中X为所述一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值构成的矩阵，X^T为X的转置矩阵，为所述一定数量样品的电子器件的性能参数偏移量样本值。

7.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，所述电子器件为芯片。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述环境敏感参数包括芯片的静态漏电流、低频噪声电压中的一种或两种。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述性能参数偏移量包括芯片的输出电压偏移量、电流特性偏移量、功耗偏移量中的一种或多种。

10.一种电子器件可靠性的检测系统，其特征在于，包括模型建立单元、信息输入单元、检测单元，所述模型建立单元用于建立电子器件的环境敏感参数与性能参数偏移量之间的预测模型，所述环境敏感参数为所述电子器件自身的工作参数，所述工作参数为对环境变化灵敏的参数，所述信息输入单元用于输入电子器件的环境敏感参数测量值，所述检测单元用于根据所述预测模型和所述电子器件的环境敏感参数测量值预测所述电子器件的性能参数偏移量，并由所述性能参数偏移量确定所述电子器件的可靠性。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信息输入单元还用于输入一定数量样品的电子器件的环境敏感参数样本值以及所述一定数量样品的电子器件在环境应力测试后的性能参数偏移量样本值，所述模型建立单元用于根据所述环境敏感参数样本值以及性能参数偏移量样本值建立所述预测模型。